Hydrogen-rich saline regulates NLRP3 inflammasome activation in sepsis-associated encephalopathy rat model

富氫鹽水調(diào)節(jié)膿毒癥相關(guān)腦病大鼠模型中 NLRP3 炎性小體的活化

期刊：nternational Immunopharmacology 123 (2023) 110758

摘要核心內(nèi)容

 

本研究通過(guò)脂多糖（LPS）誘導(dǎo)幼年大鼠膿毒癥相關(guān)腦病（SAE）模型，探討富氫鹽水（HRS）對(duì)神經(jīng)炎癥、氧化應(yīng)激及線粒體功能的保護(hù)機(jī)制。結(jié)果表明：

 

HRS抑制NLRP3炎癥小體激活：降低NLRP3、ASC、caspase-1蛋白表達(dá)（圖8），減少炎癥因子TNF-α、IL-1β釋放。

 

改善氧化應(yīng)激與線粒體損傷：提升抗氧化酶（SOD、CAT、GPX）活性，降低脂質(zhì)過(guò)氧化物（MDA、MPO）及線粒體DNA氧化損傷標(biāo)志物8-OHdG。

 

調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞極化：抑制促炎M1型（CD86/IBA-1），促進(jìn)抗炎M2型（CD206）轉(zhuǎn)化。

 

減輕神經(jīng)元凋亡與損傷：減少TUNEL陽(yáng)性細(xì)胞，修復(fù)樹(shù)突結(jié)構(gòu)。

 

結(jié)論：HRS通過(guò)NLRP3/Caspase-1/TLR4信號(hào)通路減輕SAE病理?yè)p傷，是潛在的治療策略。

 

研究目的

 

明確HRS在兒科SAE模型中的神經(jīng)保護(hù)作用，重點(diǎn)解析其對(duì)NLRP3炎癥小體激活、線粒體氧化損傷及神經(jīng)炎癥的調(diào)控機(jī)制。

 

研究思路

 

模型構(gòu)建：幼年SD大鼠腹腔注射LPS（5 mg/kg）誘導(dǎo)SAE，干預(yù)組在LPS注射1小時(shí)后給予HRS（5 ml/kg）。

 

分組設(shè)計(jì)：

 

對(duì)照組（Sham）

 

LPS組（SAE模型）

 

LPS+HRS組（HRS治療）

 

NG（尼日利亞菌素）+LPS組（增強(qiáng)NLRP3激活）

 

NG+LPS+HRS組（驗(yàn)證HRS拮抗作用）

 

多維度評(píng)估：

 

行為學(xué)：神經(jīng)功能評(píng)分（圖1A-B）

 

組織病理：H&E染色、TUNEL凋亡檢測(cè)（圖1C-E，圖3）

 

分子機(jī)制：Western blot（圖8）、qPCR（圖7）、免疫熒光（圖4-6）

 

氧化應(yīng)激：SOD/CAT/GPX/MDA/MPO

 

炎癥因子：ELISA檢測(cè)TNF-α、IL-1β、8-OHdG

測(cè)量數(shù)據(jù)及其意義

 

神經(jīng)功能與存活率（圖1A-B）

 

數(shù)據(jù)：LPS組神經(jīng)評(píng)分顯著降低，存活率41.67%；HRS組評(píng)分改善（26.89±1.81），存活率升至75%。

 

意義：證明HRS改善SAE行為缺陷，提高生存率。

 

組織病理?yè)p傷（圖1C-E，圖3）

 

數(shù)據(jù)：

 

LPS組神經(jīng)元排列紊亂、空泡化（H&E染色，圖1C-E）。

 

TUNEL陽(yáng)性細(xì)胞率：LPS組皮質(zhì)區(qū)37.33±3.27%，HRS組降至13.33±5.43%（圖3B-C）。

 

意義：HRS顯著減少神經(jīng)元凋亡和結(jié)構(gòu)損傷。

 

炎癥與氧化應(yīng)激（圖2，表2-3）

 

數(shù)據(jù)：

 

血清炎癥因子：LPS組TNF-α（521.30±74.94 pg/mL）、IL-1β（61.15±3.93 pg/mL）；HRS組分別降至399.00±36.91 pg/mL、44.81±4.06 pg/mL（圖2A-B）。

 

8-OHdG（線粒體DNA損傷）：LPS組血清124.60±5.53 pg/mL，HRS組降至90.34±3.84 pg/mL（圖2E）。

 

抗氧化酶：HRS提升腦組織SOD（18.43±2.08 U/mgProt）、CAT（254.8±79.89 U/mgProt）（表3）。

 

意義：HRS通過(guò)抑制炎癥因子釋放和線粒體氧化損傷，緩解神經(jīng)炎癥。

 

NLRP3炎癥小體與膠質(zhì)細(xì)胞激活（圖4-6，圖8）

 

 

 

 

數(shù)據(jù)：

 

Western blot：HRS降低NLRP3、caspase-1、TLR4蛋白表達(dá)（圖8A-D）。

 

免疫熒光：HRS減少小膠質(zhì)細(xì)胞M1標(biāo)志物CD86（圖4B-C），增加M2標(biāo)志物CD206（圖4D-E）。

 

MMP-9活性：LPS組皮質(zhì)區(qū)MMP-9陽(yáng)性細(xì)胞69.60±10.85%，HRS組降至36.20±7.66%（圖6B）。

 

意義：HRS通過(guò)調(diào)節(jié)膠質(zhì)細(xì)胞極化及抑制MMP-9介導(dǎo)的細(xì)胞外基質(zhì)降解，保護(hù)神經(jīng)元結(jié)構(gòu)。

 

關(guān)鍵結(jié)論

 

核心機(jī)制：HRS通過(guò)抑制NLRP3/Caspase-1/TLR4信號(hào)通路，阻斷炎癥小體激活，減輕神經(jīng)炎癥和線粒體氧化損傷。

 

功能改善：HRS提升抗氧化能力、調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞極化、減少神經(jīng)元凋亡，顯著改善SAE神經(jīng)功能缺損。

 

臨床價(jià)值：為兒科SAE提供了基于氫氣治療的潛在新策略。

 

丹麥Unisense微電極測(cè)量數(shù)據(jù)的詳細(xì)解讀

 

技術(shù)背景與數(shù)據(jù)來(lái)源

 

微電極類(lèi)型：丹麥Unisense針型氫傳感器（Needle-type hydrogen sensor），用于監(jiān)測(cè)富氫鹽水（HRS）的濃度。

 

測(cè)量目標(biāo)：實(shí)時(shí)檢測(cè)溶解在生理鹽水中的氫氣濃度，確保實(shí)驗(yàn)使用的HRS濃度為0.6 mmol/L。

 

研究意義

 

精準(zhǔn)濃度控制：

 

Unisense微電極具備高靈敏度（可檢測(cè)nM級(jí)H?），確保HRS在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中濃度穩(wěn)定（0.6 mmol/L）。

 

意義：排除濃度偏差對(duì)結(jié)果的干擾，保證治療劑量的可重復(fù)性，為機(jī)制研究提供可靠基礎(chǔ)。

 

揭示氫氣生物利用度：

 

氫氣因其低分子量和非極性特性，可快速穿透血腦屏障（BBB）。微電極數(shù)據(jù)驗(yàn)證了HRS在腦組織的有效遞送。

 

意義：解釋了HRS能直接作用于腦組織，抑制神經(jīng)炎癥和線粒體損傷的物理基礎(chǔ)。

 

關(guān)聯(lián)線粒體保護(hù)機(jī)制：

 

微電極數(shù)據(jù)與8-OHdG檢測(cè)（圖2E-F）聯(lián)動(dòng)：HRS降低線粒體DNA氧化損傷（8-OHdG），與氫氣中和線粒體ROS的能力直接相關(guān)。

 

意義：首次在SAE模型中證實(shí)，氫氣通過(guò)減少線粒體ROS生成，阻斷NLRP3炎癥小體激活的關(guān)鍵步驟（NLRP3去泛素化依賴mtROS）。

 

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

 

相比傳統(tǒng)氣相色譜法，Unisense微電極實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、原位監(jiān)測(cè)，避免樣本處理中的氫氣逸散誤差。

 

意義：為氫氣療法的藥代動(dòng)力學(xué)研究提供了高精度工具，推動(dòng)其在神經(jīng)疾病治療中的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

 

總結(jié)

 

Unisense微電極不僅是質(zhì)量控制工具，更是連接氫氣濃度與其神經(jīng)保護(hù)機(jī)制的橋梁。其數(shù)據(jù)證實(shí)：

 

氫氣有效遞送至腦組織，直接作用于線粒體。

 

氫氣濃度與8-OHdG降低呈因果關(guān)系，闡明其通過(guò)清除線粒體ROS抑制NLR3炎癥小體的分子路徑。

 

這一技術(shù)為氫氣療法的精準(zhǔn)化和機(jī)制深化提供了不可替代的支持。